Структура и модели мембран

Мембраны окружают все клетки (плазматические или наружные клеточные мембраны). Без мембраны содержимое клетки просто бы растеклось, диффузия привела бы к термодинамическому равновесию, что означает отсутствие жизни. Можно сказать, что первая клетка появилась тогда, когда она смогла отгородиться от окружающей среды мембраной.

Внутриклеточные мембраны подразделяют клетку на ряд замкнутых отсеков (компартаментов), каждый из них выполняет определенную функцию.

Основу структуры любой мембраны представляет двойной липидный слой (в значительной степени фосфолипиды). Молекулы липидов, образующие мембрану, являются алимфатическими соединениями, т.е. состоят из двух функционально различных частей: полярной «головки» и неполярного гидрофобного «хвоста». Двойной липидный слой образуется из двух монослоев липидов так, что гидрофобные «хвосты» обоих слоев направлены внутрь.

Мембраны не являются неподвижными, «спокойными» структурами. Липиды и белки обмениваются местами и перемещаются как вдоль плоскости мембраны - латеральная диффузия, так и поперек нее - так называемый «флип-флоп». Латеральной диффузии соответствует высокая подвижность липидов, а «флип-флопу» - низкая, т.е. обмен местами липидов, находящихся на разных сторонах мембраны, является редким процессом.

Рассмотрим первую модель - монослои фосфолипидов на границе раздела вода-воздух или вода-масло.На таких границах молекулы фосфолипидов расположены так, что гидрофильные головки находятся в воде, а гидрофобные «хвосты» - в воздухе или в масле. Если постепенно уменьшать площадь, занимаемую монослоем, то в конце концов удастся получить монослой, в котором молекулы расположены так же плотно, как и в одном из бислоев мембраны

Второй широко распространенной моделью биомембраны являются липосомы.

Это мельчайшие пузырьки (везикулы), состоящие из билипидной мембраны и полученные обработкой смеси воды и фосфолипидов ультразвуком. Липосомы представляют собой как бы биологическую мембрану, полностью лишенную белковых молекул. На липосомах часто проводятся эксперименты по изучению влияния различных факторов, например состава фосфолипидов, на свойства мембраны или, наоборот, влияния мембранного окружения на свойства встраиваемых белков.

Третьей моделью, позволившей изучать некоторые свойства биомебран прямыми методами, была билипидная (бислойная липидная) мембрана (БЛМ).